Методические указания и задания к выполнению контрольных работ для студентов инженерного факультета по специальностям 110301 и 110304 г. Вологда-Молочное 2011 г (стр. 9 из 17)
3.1.2 Основы теории горения топлива
Программа
Понятие о горении и основных условиях его осуществления. Гомогенное и гетерогенное горение. Влияние физических и химических факторов на скорость горения. Кинетическое и диффузионное горение. Понятие о фронте пламени и скорости его распространения. Особенности горения газообразного, жидкого и твердого топлива.
Методические указания
Горение топлива — это физико-химический процесс окисления его горючих составляющих, сопровождающийся выделением теплоты и образованием продуктов сгорания. В зависимости от характера протекающих при горении топлива физико-химических процессов различают гомогенное и гетерогенное горение. Необходимо ознакомиться с влиянием смесеобразования на скорость распространения пламени и на полноту сгорания топлива. Изучая горение газообразного и жидкого топлива, нужно понять, что топливо и окислитель находятся в одном агрегатном состоянии и в зависимости от способа смесеобразования горение может протекать как в кинетической, так и в диффузионной областях.
Рассматривая горение твердого топлива, необходимо знать, что его процесс протекает в диффузионной области и состоит из тепловой подготовки топлива, смесеобразования летучих топлив с воздухом и их сгорания.
В заключение следует ознакомиться с путями интенсификации процессов горения.
Литература: [2], с. 222—240,
Вопросы, для самопроверки
1. Что называют горением? 2. В чем различие между гомогенным и гетерогенным горением? 3. Что называется скоростью горения топлива и фронтом пламени? от каких факторов зависит скорость горения топлива? 4. В чем различие между кинетическим и диффузионным горением? 5. Каково влияние качества смесеобразования на скорость горения топлива? 6. В чем отличие горения газообразного топлива от горения твердого топлива?
3.1. 3 Расчеты горения твердого, жидкого и газообразного топлива
Программа
Определение теоретически необходимого количества воздуха для сжигания твердого, жидкого и газообразного топлива. Коэффициент избытка воздуха (αT) и его численное значение при сжигании твердого, жидкого и газообразного топлива. Определение объема продуктов сгорания при αT = 1 и αT > 1 Расчет энтальпии продуктов сгорания. Теоретическая температура горения. Диаграмма
продуктов сгорания.Методические указания
Восстановить в памяти известные из химии реакции окисления углерода, водорода и серы, являющиеся основой термохимических расчетов для определения объемов теоретически необходимого количества воздуха и продуктов сгорания. При протекании процесса горения с теоретически необходимым количеством воздуха на практике не удается достигнуть полного сгорания из-за несовершенства процесса смесеобразования топлива с окислителем. Уяснить, что процесс горения ведется с некоторым избытком воздуха. Нужно уметь пользоваться формулами для определения теоретически необходимого количества воздуха для полного сгорания твердого, жидкого и газобразного топлива и объемов продуктов сгорания при коэффициенте избытка воздуха αT = 1 и αT > 1. Студент должен научиться рассчитывать энтальпии продуктов полного сгорания и определять теоретическую температуру горения топлив с помощью
диаграммы.Литература: [2], с. 241—245.
Вопросы для самопроверки
1. Напишите формулу для определения теоретически необходимого количества воздуха для полного сгорания 1 кг твердого и жидкого топлива. 2. Что называют коэффициентом избытка воздуха и каковы его значения для различных видов топлива? 3. Как определяются объемы сухих газов при коэффициенте избытка воздуха αT = 1 и αT > 1для твердого, жидкого и газообразного топлива? как определяются объемы водяных паров при αT = 1 для твердого, жидкого и газообразного топлива? 4. Как определяется объем продуктов полного сгорания при αT > 1 для твердого, жидкого и газообразного топлива? 5. Как определяется энтальпия продуктов полного сгорания топлива? 6. Что такое теоретическая температура горения топлива и как она определяется с помощью
-диаграммы?3.2 КОТЕЛЬНЫЕ УСТАНОВКИ
3.2.1 Понятие о котельной установке
Программа
Назначение и схема котельной установки, ее основные элементы и их компоновка. Основные характеристики котельной установки.
Методические указания
Котельные установки предназначены для получения водяного пара. В них происходит преобразование химической энергии топлива в физическую теплоту продуктов сгорания, которая через металлические поверхности нагрева передается воде для ее испарения и пару для его перегрева. Основные элементы котельной установки — котельный агрегат и вспомогательные устройства. Котельный агрегат состоит из топки, парового котла, пароперегревателя, водяного экономайзера, воздухоподогревателя, каркаса и обмуровки. К вспомогательным устройствам котельной установки относятся агрегаты и механизмы, предназначенные для транспортировки и подготовки топлива и воды, тягодутьевые устройства, контрольно-измерительные и регулирующие приборы. Уяснить назначение основных элементов котельного агрегата и принципиальную схему компоновки оборудования современной котельной.
Литература: [2], с. 250—253
Вопросы для самопроверки
1. Что называют котельной установкой? 2. Из каких основных элементов состоит котельная установка? что относится к вспомогательным устройствам котельной установки? 3. Приведите классификацию котельных установок по производительности и давлению пара. 4. Какова принципиальная схема компоновки оборудования современной котельной установки? 5. Назовите основные характеристики котельной установки.
3.2. 2 Топочные устройства (топки)
Программа
Классификация топочных устройств и требования, предъявляемые к ним. Слоевой, факельный и вихревой способы сжигания топлива. Тепловые характеристики топочных устройств. Лучевоспринимающие поверхности топок. Слоевые топки и их конструктивные схемы. Камерные топки — факельные и вихревые. Пылеугольные топки? Топки для жидкого и газообразного топлива. Форсунки и горелки. Понятие о расчете теплообмена в топках.
Методические указания.
Уяснить сущность процессов горения топлива в слое, факеле и вихре. Для сравнительной оценки слоевых и камерных топок следует знать тепловые характеристики топок. Обратим внимание на определение значения теплового напряжения площади колосниковой решетки, топочного объема и коэффициента полезного действия топки. Разобрать устройство и принцип действия полумеханизированных и механизированных слоевых топок и камерных топок для сжигания газа и мазута. Сделать сравнительный анализ их типов и конструкций, стремясь уяснить области применения каждого типа по роду топлива и производительности котельного агрегата. Ознакомиться с классификацией, устройством и принципом действия горелок для газа и форсунок для мазута. Уяснить принципы расчета теплообмена в топках.
Литература: [2], с. 253—281.
Вопросы для самопроверки
1. Какие существуют типы топок? 2. Какие требования предъявляются к топкам? 3. Какие существуют способы сжигания топлива в топках котельных агрегатов? 4. Какие существуют типы камерных топок для сжигания жидкого, газообразного и пылевидного топлива? 5. Какие причины вызывают потери теплоты с механической и химической неполнотой сгорания топлива, каково значение этих потерь для различных типов топок? 6. Каковы особенности топок с твердым и жидким шлакоудалением? 7. Что такое тепловое напряжение площади колосниковой решетки и топочного объема? каковы значения теплового напряжения топочного объема камерных топок для различных видов топлива? 8. Чем отличаются пылеугольные топки от топок для жидкого и газообразного топлива? какие существуют типы мельниц для размола топлива? 9. Объясните назначение и устройство горелок для пылевидного и газообразного топлива и форсунок для мазута?
3.2. 3 Котельные агрегаты.
Программа
Паровые котлоагрегаты с естественной и принудительной циркуляцией. Водогрейные котлы и котлы-утилизаторы. Пароперегреватели. Водяные экономайзеры и воздухоподогреватели. Тягодутьевые устройства. Устройство для очистки продуктов сгорания. Питательные устройства. Водоподготовка и борьба с образованием накипи в паровых котлах. Сепарационные устройства паровых котлов. Тепловой баланс, коэффициенты полезного действия и расход топлива котельного агрегата. Понятие о расчете конвективных поверхностей нагрева котельного агрегата. Современные тенденции повышения тепловой эффективности котлоагрегатов. Правила Гостехнадзора и техники безопасности.
Методические указания
Уяснить сущность процессов парообразования в экранных и конвективных поверхностях нагрева котла, естественной циркуляции воды и сепарации пара. При'рассмотрении типов паровых котлоагрегатов, применяемых в промышленности, особое внимание обратить на изучение устройства и принципа действия вертикально-водотрубных котлов малой и средней паропроизводителыюсти, выполняемых в виде цилиндрических безбарабанных, двухбарабанных и одноба-рабанных агрегатов. Изучая устройство и принцип действия таких элементов котлоагрегатов, как пароперегреватель, водяной экономайзер и воздухоподогреватель, студент должен понять, что применение этих элементов в котло-агрегате вызвано стремлением повысить экономичность топливоиспользования и уменьшить тепловые потери в котельном агрегате. Разобрать назначение и устройство элементов тягодутьевого устройства. Уяснить необходимость очистки подаваемой в котлоагрегат питательной воды от механических и коллоидных примесей и накипеобразующих солей, освобождения от растворенных в ней коррозионно-активных газов, а также поддержания водного режима паровых котлов путем осуществления их продувки. Студент должен уметь составить тепловой баланс котлоагрегата, дать определение всех составляющих, входящих в уравнение теплового баланса, определить коэффициент полезного действия, расчетный расход топлива и расход натурального топлива. Ознакомиться с расчетом конвективных поверхностей нагрева котельного агрегата. Изучить правила Гостехнадзора и техники безопасности при эксплуатации котлоагрегатов.